Отбор газа из газового реле трансформатора
27 октября 2025
Зачем нужен отбор и анализ газа из трансформатора?
Специалисты, много лет работающие с силовыми трансформаторами, могут с уверенностью сказать: самое дорогое – это не плановое обслуживание, а аварийный ремонт. И один из самых надежных способов предотвратить катастрофу – это вовремя «услышать», что говорит трансформатор. Анализ газа из газового реле – это и есть наш способ понять его язык и оценить текущее состояние трансформатора.
Роль газового реле (реле Бухгольца, реле РГТ) в защите и диагностике
Если говорить просто, газовое реле – это своего рода «сигнализация» для маслонаполненного трансформатора. Оно устанавливается в трубопровод между баком и расширителем и реагирует на любые аномалии внутри: от медленного газовыделения до бурного потока масла при коротком замыкании. Отбор газа из этого реле позволяет нам, инженерам, не просто констатировать факт срабатывания защиты, а «прочитать» сообщение о характере неисправности задолго до того, как она станет критической.
Принципиальная схема работы газового реле Бухгольца
Значение газа в газовом реле трансформатора
Появление свободного газа в газовом реле трансформатора — это всегда нештатная ситуация. Это сигнал о том, что внутри оборудования идут процессы, которых быть не должно. Этот газ образуется в результате термического и/или электрического воздействия на изоляционные материалы — масло и бумажную изоляцию обмоток с последующим разложением органических материалов. Причинами могут быть локальные перегревы, искрение или дуговые разряды при внутренних повреждениях трансформатора. Именно поэтому газовая защита считается одним из самых эффективных методов защиты трансформаторов от серьезных повреждений.
Какие дефекты можно выявить по составу газа (связь с АРГ/DGA)
Разные типы дефектов генерируют разный химический состав газа. Анализируя его, мы можем с высокой точностью поставить «диагноз». Этот метод называется хроматографическим анализом растворенных газов (ХАРГ), или Dissolved Gas Analysis (DGA) по международной классификации. На практике это выглядит как расшифровка «почерка» неисправности.
Разные типы дефектов генерируют разный химический состав газа. Анализируя его, мы можем с высокой точностью поставить «диагноз». Этот метод называется хроматографическим анализом растворенных газов (ХАРГ), или Dissolved Gas Analysis (DGA) по международной классификации. На практике это выглядит как расшифровка «почерка» неисправности.
| Тип дефекта | Характерные газы-маркеры |
|---|---|
| Низкотемпературный перегрев (< 300°C) | Метан (CH₄), Этан (C₂H₆) |
| Высокотемпературный перегрев (> 600°C) | Этилен (C₂H₄), Водород (H₂) |
| Частичные разряды (искрение) | Водород (H₂), незначительно Метан (CH₄) |
| Дуговой разряд (силовое КЗ) | Ацетилен (C₂H₂), Водород (H₂) |
| Старение целлюлозной изоляции | Оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO₂) |
Последствия игнорирования сигналов газового реле
Практика показывает, к чему приводит пренебрежение сигналами газовой защиты. В лучшем случае это — повторные ложные срабатывания, которые изматывают персонал и снижают бдительность. В худшем — полномасштабная авария. Возможные убытки исчисляются миллионами, не говоря о стоимости самого ремонта трансформаторов. Своевременный отбор и анализ газа обошелся бы в тысячи раз дешевле.
Что такое газоотборные устройства для трансформаторов
Для того чтобы анализ был точным, отбор проб газа должен производиться с помощью специализированного оборудования. Газоотборные устройства, такие как ГОУ-1, предназначены для одной главной цели: взять пробу газа из реле, не загрязнив ее атмосферным воздухом и не допустив утечки. Такое устройство для отбора проб газа обычно состоит из газоплотного шприца, набора соединительных трубок и запорных вентилей. Принцип работы прост — создать герметичный канал между реле и шприцем, чтобы гарантировать чистоту пробы газа из трансформатора для отбора проб.
Газоанализатор для трансформатора
Отобранная проба отправляется в лабораторию, где ее ждет газоанализатор для трансформатора — хроматограф. Его работа похожа на разделение света призмой. Проба газа вводится в прибор и проходит через длинную тонкую трубку, заполненную специальным веществом. Разные газы движутся по этой колонке с разной скоростью. На выходе детектор фиксирует каждый газ по отдельности и измеряет его концентрацию. В результате мы получаем точную картину, которая показывает, какие газы и в каком количестве присутствуют в пробе. Это и есть ключ к определению состояния трансформатора и характера дефекта.
Методика анализа газа, растворенного в трансформаторном масле или отобранного из реле, детально регламентируется отраслевыми и государственными стандартами. Как отмечается в международном стандарте IEC 60599, интерпретация результатов является ключевым этапом для оценки состояния оборудования. В России для этих целей используется ГОСТ 31371.3-2025 и другие отраслевые документы.
Для быстрой оценки серьезности ситуации существуют таблицы граничных концентраций. Если содержание какого-либо газа превышает норму, это прямое указание на необходимость углубленной диагностики или даже вывода трансформатора в ремонт.
| Газ | Граничная концентрация, % об. | Примечание |
|---|---|---|
| Водород (H₂) | 0,01 | Ранний индикатор большинства дефектов |
| Метан (CH₄) | 0,005 | Признак низкотемпературного перегрева |
| Ацетилен (C₂H₂) | 0,0005 | Критически важный маркер дугового разряда. Его наличие недопустимо. |
| Этилен (C₂H₄) | 0,0025 | Указывает на высокотемпературный перегрев |
| Этан (C₂H₆) | 0,0025 | Признак умеренного перегрева масла |
| Оксид углерода (CO) | 0,05 | Свидетельствует о разложении твердой (бумажной) изоляции |
Комментарий эксперта: «Полное название документа — РД 153-34.0-46.302-98 «Методические указания по диагностике развивающихся дефектов по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле силовых трансформаторов». Хотя он и был заменен более новыми версиями, которые также устарели, заложенные в нем принципы и граничные значения до сих пор являются хорошим ориентиром для экспресс-оценки.»
Комплексная диагностика и обслуживание силового трансформатора
Особенности работы и обслуживания силовых трансформаторов
Отбор газа — это лишь часть большой работы по поддержанию «здоровья» силового трансформатора. Надежная работа трансформаторов обеспечивается целым комплексом мер: регулярные визуальные осмотры трансформатора, контроль системы охлаждения трансформатора, проверка уровня масла, чистка изоляторов. Установка трансформаторов и их первое включение в работу — это только начало жизненного цикла. Дальнейшая судьба главного трансформатора зависит от качества обслуживания. Каждое устройство трансформатора, от вводов до системы защиты, требует внимания.
Ключевая роль трансформаторного масла
Трансформаторное масло — это «кровь» оборудования. Оно выполняет две важнейшие функции: охлаждение и изоляция. Но кроме этого, в масле содержится бесценная диагностическая информация. Любые проблемы внутри отражаются на химическом составе масла трансформатора. Контроль его состояния не менее важен, чем анализ газа. Необходимо регулярно проверять уровень масла в расширителе трансформатора и следить за его температурой. Своевременная доливка масла позволяет поддерживать необходимый объем масла и предотвращать ускоренный износ, а правильный поток масла обеспечивает эффективное охлаждение.
РПН трансформатора
Многие современные трансформаторы, особенно трансформаторы мощности, оснащены устройствами РПН (регулирование под нагрузкой). Это сложное переключающее устройство РПН, которое позволяет менять напряжение без отключения от сети. Как специалист, плотно работающий с РПН трансформатора, могу сказать, что это один из самых нагруженных узлов. Неисправности контактора РПН также сопровождаются газообразованием, но этот газ концентрируется в отдельном баке. Его анализ при наличии устройств отбора — это отдельная важная задача.
Нормативные документы и стандарты
Для специалистов, занимающихся диагностикой, важно опираться на действующую нормативную базу. Вот основные документы, регламентирующие отбор и анализ газа:
- РД 153-34.0-46.302-00: Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле.
- РД 34.46.502: Инструкция по определению характера внутренних повреждений трансформаторов по анализу газа из газового реле. Утратил силу 01.11.2022, отменён приказом ГПО «Белэнерго». Заменён документами СТП 33240.43.105-22 «Трансформаторные масла. Указания по эксплуатации»
- СТО 34.01-23.1-001-2017 (ПАО «Россети»): Объем и нормы испытаний электрооборудования.
- ГОСТ Р 59792-2021: Регламентирует общие вопросы эксплуатации электрооборудования.
- IEC 60599 (2022): Международный стандарт по интерпретации результатов анализа растворенных и свободных газов.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как часто необходимо выполнять отбор газа?
Отбор газа из реле выполняется в трех случаях:
- Планово: в рамках регламентного технического обслуживания, периодичность которого определяется стандартами предприятия (обычно раз в 1-3 года).
- Внеочередно: сразу после срабатывания сигнальной ступени газового реле. Это обязательно.
- Дополнительно: после проведения любых ремонтов на трансформаторе, которые могли привести к попаданию воздуха в систему.
Какой объем пробы достаточен для анализа?
Для современного хроматографа достаточно 20-50 мл газа. Однако я всегда рекомендую отбирать пробу с запасом — 100-150 мл. Это позволит провести повторный или арбитражный анализ в другой лаборатории, если результаты вызовут сомнения, и минимизирует погрешность.
Что делать, если в реле вместо газа оказалась вода или масло?
Появление в смотровом окне реле воды или масляной эмульсии — это тоже тревожный сигнал, но он говорит о другой проблеме. Чаще всего это свидетельствует о нарушении герметичности системы охлаждения или о протечке уплотнений. В этом случае необходимо зафиксировать факт, по возможности отобрать пробу жидкости и немедленно доложить руководству для принятия решения о выводе трансформатора в ремонт для поиска и устранения течи.
Глоссарий терминов
Реле Бухгольца: Механическое газовое реле в трансформаторе, реагирующее на выделение газа или бурный поток масла при внутренних повреждениях.
Хроматография: Лабораторный метод разделения и анализа сложных смесей газов путем их пропускания через специальный сорбент.
АРГ/DGA: Анализ растворенных газов (Dissolved Gas Analysis) — ключевой метод диагностики по составу газов, растворенных в масле.
РПН: Устройство регулирования под нагрузкой. Механизм, позволяющий изменять коэффициент трансформации без отключения трансформатора от сети.
Похожие новости
